fine structure constant

• adı pek dandik bir şey izlenimi verse de fizikteki en önemli sabitlerden biridir. evrene dair değerini ölçüp de niye bu değerde olduğu hakkında fikrimiz olmayan birimsiz nicelik.
  
  kısaca bir deneysel tanım yaparsam (1) hidrojen atomunun iyonizasyon enerjisini ölçün, (2) elektronun kütlesini ölçüp ışık hızının karesi ile çarpın, em ce kare enerjisini bulun (3) birinciyi 2 ile çarpıp ikinciye bölün (4) sonucun karekökünü alın. ne buldunuz, yaklaşık 1/137,036, işte ince yapı sabiti. şimdi birşeye dikkat edin, enerjinin enerjiye oranını aldığınız için hangi birim sistemini kullandığınız önemli değil, yani ingiliz lordu (veya mazoşist) iseniz enerjileri beygir gücü-saat cinsinden ifade edin yine aynı sayıyı bulacaksınız.
  
  bu birimsizlik meselesi çok önemli, mesela planck sabiti de önemli bir temel sabit ama sayısal değerinin pek bir anlamı yok. sıfır olmaması bize kuantum mekaniğinin varlığını söylüyor, ama değişik birim sistemlerinde değeri değişir, şuna göre küçük veya büyük demek mümkün değil. şurada (bkz: planck sabitini 10 almak/@st) birisi pek güzel anlatmış. ben genelde planck sabitinin bir, ışık hızının da 137,036.. olduğu birim sistemini kullanıyorum. ama ince yapı sabiti için bu mümkün değil, bize hakkaten evrenle ilgili temel bir şey anlatıyor.
  
  peki ince yapı sabiti lassie gibi bize ne anlatmaya çalışıyor? elektrik yükünün ne olduğunu anlatmaya çalışıyor da tam anlayabildiğimiz söylenemez. efendim, ortaokulda elektrik yükünü size nasıl öğrettiler, artı artıyı iter, artı eksiyi çeker vs.. biriniz de kalkıp niye veya nasıl diye sormadı. soran olduysa da 'böyle işte bu, deneyle gördük' cevabını almış olmalı (daha büyük ihtimalle hoca azarladı bunu soran çocuğu, siz de dalga geçtiniz ya neyse..) aslında artı artıyı nasıl oluyor da itiyor, bunu biraz anladı fizikçiler, elektrik yükü bulunduğu ortamı, boşluk bile olsa polarize edip, 'sanal foton' yaratıyor, bu sanal fotonu diğer yük emiyor, o yüzden itiliyor. ince yapı sabiti de elektrik yükünün ne kadar foton yaratmaya yetkin olduğunun ölçüsü. hatta elektrik yükünü titretirseniz sanal değil en hakikisinden foton çıkartırsınız, cep telefonunuzun anteni bunu yapıyor sürekli.
  
  ince yapı sabiti bu kadar küçük olduğu için elektron ve foton diye iki ayrı parçacıktan bahsetmek kolay oluyor, aslında ışık ve elektrik yükü birbirine temelden bağlı, elektronu ivmelendirip ışık, ışığı etkileştirip elektron-pozitron çifti yaratmak mümkün. ince yapı sabiti küçük olmasaydı elektronun en ufak hareketi çok sayıda foton çıkartacak, ışık giderken ortalığa eletronlar yayılacaktı. neyse, bu aslında işin nasıl itiyorlar kısmı, kuantum elektrodinamiği denen teori güzelce anlatıyor bu hikayeyi.
  
  niye itiyor elektrik yükü, niye bu şiddette itiyor da daha kuvvetli değil? ince yapı sabiti niye bu değere sahip? bunları cevaplayabilmek için elektrik yükünün tam olarak ne olduğunu anlamamız lazım, fiziğin bugün geldiği nokta buradan epey uzakta, en fantastik standart modelimiz bile ince yapı sabitinin bu değerini kabul ederek başlıyor. eğer bir gün birisi daha temel niceliklerden başlayarak bu sayıyı hesaplayabilirse, veya ne bileyim üç mekan boyutlu evrenlerde ince yapı sabiti bu değer olmalıdır yoksa big bang olmaz gibi bir argüman getirebilirse şu andaki evren anlayışımızı aşmış olacak.